Verfahren zum vakuumdichten bzw. gasdichten Verschweißen von Brennstoffhüllrohren
Die in der Reaktortechnik verwendeten Brennstoffelemente bestehen normalerweise
aus Hüllrohren mit möglichst geringem Neutronenabsorptionsqüerschnitt und den darin
befindlichen Spaltstofftabletten. Die Hüllrohre müssen an beiden Enden gas- und
vakuumdicht verschlossen werden, damit während des Reaktorbetriebes kein spaltbares
Material entweichen kann. Diese Endverschlüsse werden meistens durch Aufschweißen
einer Kappe gleichen Materials auf die Hüllrohre hergestellt. Durch die beim Schweißen
entstehende Wärme dehnt sich das in dem Innenraum der Hüllrohre befindliche Gas
aus und durchbricht gelegentlich das Schweißbad, so daß damit die Schweißung unbrauchbar
wird. Diese Erscheinung kann vermieden werden, wenn an die Verschlußkappe ein dünnes
Druckausgleichsröhrchen angeschlossen ist, das nach Beendigung des Schweißvorganges
abgeschmolzen, wird. Dieses letztere Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es verhältnismäßigumständlich
ist, sowie eines größeren Arbeitsaufwandes bei Herstellung und Nachbearbeitung der
Verschlußkappe bedarf. Außerdem können Schwierigkeiten bei der Füllung der Rohre
mit Helium oder anderen Gasen auftreten.. Die vorliegende Erfindung vermeidet diese
Nachteile und bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschließen von Brennstoffhüllrohren
für Atomreaktoren und andere ähnliche Hohlkörper- oder Rohrverschlüsse durch Löten
oder Schweißen. Erfindungsgemäß wird dabei eine Druckausgleichskapillare infolge
indirekter Erwärmung von der Verbindungsstelle her durch ein besonderes Lot verschlossen.Process for vacuum-tight or gas-tight welding of fuel cladding tubes
The fuel elements used in reactor technology usually exist
from cladding tubes with the lowest possible neutron absorption cross-section and the inside
Fissile substance tablets located. The ducts must be gas and gas at both ends
are closed vacuum-tight, so that no fissile
Material can escape. These terminations are mostly made by welding
a cap made of the same material on the ducts. By when welding
The resulting heat expands the gas located in the interior of the cladding tubes
and occasionally breaks through the weld pool, making the weld unusable
will. This phenomenon can be avoided if a thin one is attached to the closure cap
Pressure equalization tube is connected after the end of the welding process
melted away. However, this latter method has the disadvantage that it is relatively cumbersome
is, as well as a greater amount of work in the production and post-processing of the
Closing cap is required. Difficulties in filling the tubes can also arise
occur with helium or other gases. The present invention avoids these
Disadvantages and relates to a method for closing fuel cladding tubes
for nuclear reactors and other similar hollow body or pipe closures by soldering
or welding. According to the invention, a pressure compensation capillary is a result
indirect heating from the connection point closed by a special solder.
Die Fig. 1 und 2 zeigen verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgedankens.
Dabei ist das Hüllrohr jeweils mit 1, die Verschlußkappe mit 2, die Schweißverbindung
mit 4 und die Druckausgleichskapillare mit 6 bezeichnet. Das Prinzip der vorliegenden
Erfindung beruht darauf, daß während des Schweißvorganges der überdruck innerhalb
des Hüllrohres- durch die Kapillare 6 entweichen kann. Die beim Schweißen bzw. Löten
an die Verbindungsstelle induktiv oder mit Flamme herangebrachte Wärme wird beiderseits
der Verbindungsstelle abgeleitet, so daß sich auch die Verschlußkappe in der Gegend
der Druckausgleichskapillare erwärmen wird. Diese indirekte Erwärmung bringt das
der Druckkapillare zugeführte Lot zum Schmelzen und führt damit den endgültigen
Verschluß des Hüllrohres herbei. Infolge des Zeitbedarfs für die Wärmeleitung bis
zu dieser Ausgleichskapillare 6 wird die Dichtschweißung oder Lötung 4 bereits wieder
fest sein, so daß durch eine eventuelle weitere Druckerhöhung im Inneren kein Durchblasen
mehr möglich ist. Eine derartige nachträgliche Druckerhöhung, die durch einen weiteren
Wärmefluß am Hüllrohr hervorgerufen werden kann, wird erforderlichenfalls durch
besondere Kühlmaßnahmen verhindert, die z. B. mit dem Einsetzen der Dichtlötung
der Kapillare 6 erfolgen. Die Löttemperatur an der Ausgleichskapillare 6 ist wesentlich
niedriger als die Arbeitstemperatur an der Verbindungsstelle Kappe/Hüllrohr. Dies
bedeutet, daß, wenn an Stelle einer Dichtschweißung eine Dichtlötung erfolgen soll,
dieses Lot eine wesentlich höhere Schmelztemperatur haben muß als das für die Kapillarfüllung
bestimmte.FIGS. 1 and 2 show different embodiments of the inventive concept.
The cladding tube is marked with 1, the closure cap with 2, the welded connection
with 4 and the pressure compensation capillary with 6. The principle of the present
Invention is based on the fact that during the welding process, the overpressure within
of the cladding tube can escape through the capillary 6. The ones when welding or soldering
Heat brought to the connection point inductively or with a flame is generated on both sides
derived from the junction, so that the cap is in the area
the pressure compensation capillary will heat up. This indirect heating brings that
the pressure capillary supplied solder to melt and thus leads to the final
Closure of the cladding tube. As a result of the time required for heat conduction up to
the sealing weld or soldering 4 becomes this compensating capillary 6 again
be firm so that a possible further increase in pressure inside does not blow through
more is possible. Such a subsequent pressure increase caused by another
Heat flow on the cladding tube can be caused, if necessary, by
prevents special cooling measures that z. B. with the onset of the sealing soldering
the capillary 6 take place. The soldering temperature on the compensation capillary 6 is essential
lower than the working temperature at the cap / cladding tube connection point. this
means that if a sealing soldering is to take place instead of a sealing weld,
this solder must have a significantly higher melting temperature than that for the capillary filling
certain.
Fig.1 zeigt den einfachsten Fall. Das Lot zur Dichtlötung befindet
sich in Form einer kleinen Tablette 3 in einer kleinen Ausdrehung oberhalb der Druckausgleichskapillare
6. Mit dem Schmelzen desselben wird neben dem Verschluß dieser Kapillare eine Ausfüllung
der Ausdrehung erfolgen, so daß die Oberfläche der Verschlußkappe keinerlei Nachbearbeitung
bedarf. An Stelle einer Tablette kann das Lot natürlich auch in Granulat- oder Pulverform
in der Lötstelle deponiert und auch während der Wärmebehandlung im geeigneten Moment
freigegeben werden.Fig.1 shows the simplest case. The solder for sealing is located
in the form of a small tablet 3 in a small recess above the pressure compensation capillary
6. As it melts, a filling is created next to the closure of this capillary
the turning take place, so that the surface of the closure cap no post-processing whatsoever
requirement. Instead of a tablet, the solder can of course also be in granulate or powder form
deposited in the solder joint and also during the heat treatment at the appropriate moment
be released.
Fig.2 zeigt eine Variation des Verfahrens. Hier wird an Stehle einer
Lottablette ein Lotröhrchen verwendet. Die Bohrung des Röhrchens ist dafür vorgesehen,
das Entweichen des Überschußgases zu erleichtern. Der Arbeitsvorgang spielt sich
dann so ab, daß mit Erreichen der Schmelztemperatur des Lotes an der Druckausgleichskapillare
6 der untere Rand des Röhrchens 5 zu schmelzen beginnt und die Kapillare 6 ausfüllt.
Anschließend wird das Röhrchen, 5, solange die Schmelztemperatur an der Kappe 2
herrscht,
zurückgezogen und steht für den Verschluß weiterer Hüllrohre
zur Verfügung.Fig. 2 shows a variation of the method. Here is an at stele
Lottery tablet used a solder tube. The hole in the tube is intended to
to facilitate the escape of the excess gas. The work process plays
then so that when the melting temperature of the solder is reached on the pressure compensation capillary
6 the lower edge of the tube 5 begins to melt and fills the capillary 6.
Then the tube, 5, as long as the melting temperature at the cap 2
prevails,
withdrawn and stands for the closure of further ducts
to disposal.
Selbstverständlich eignet sich das geschilderte Verfahren nicht nur
zum V erschluß von. Brennstoffhüllrohren, sondern auch zum Verschluß anderer Hohlkörper,
wie Rohre usw., bei denen der entsprechende innere Überdruck den Schmelzfluß der
Dichtverbindung durchbrechen könnte.Of course, the described method is not only suitable
to close. Fuel cladding tubes, but also for closing other hollow bodies,
such as pipes, etc., in which the corresponding internal overpressure increases the melt flow of the
Sealing connection could break.